引用本文: 趙斌, 李金奇, 趙春鵬, 蘇永剛, 韓巍, 吳新寶, 蔣協遠, 王軍強. 基于5G技術的骨科機器人遠程導航輔助植入經皮骨盆通道螺釘固定骨盆及髖臼骨折. 中國修復重建外科雜志, 2022, 36(8): 923-928. doi: 10.7507/1002-1892.202204073 復制
經皮骨盆通道螺釘具有創傷小、出血少以及感染率低等優點,是治療骨盆及髖臼骨折的一種有效、可靠內固定方式[1-2]。但由于骨盆形態、骨折類型及其周圍解剖結構復雜,傳統徒手植釘往往面臨骨折暴露和復位困難、植入物易損傷周圍組織結構等問題,手術難度和風險均較高[3-4]。我國目前醫療資源分布不均、醫生手術技術存在一定差異,大多數基層醫院醫生在骨盆及髖臼骨折手術技術方面極其薄弱,限制了我國整體醫療水平的提高。
2001年,Marescaux等[5]開創了遠程手術先河,但通訊延遲這一問題導致遠程手術發展一直停滯不前。2020年3月,國家工業和信息化部印發了《關于推動5G加快發展的通知》[6],提出開展5G智慧醫療建設,加快5G技術在醫療領域的應用推廣。研究表明,天璣骨科機器人輔助植入經皮骨盆通道螺釘的準確性和安全性明顯優于傳統徒手植釘[7-11]。目前,已有基于5G技術的骨科機器人遠程手術報道[12-13],但是缺少骨科機器人遠程導航輔助植入經皮骨盆通道螺釘方面的研究。2021年1月—12月,北京積水潭醫院創傷骨科對外院15例骨盆和/或髖臼骨折患者,實施基于5G技術的骨科機器人遠程導航輔助植入經皮骨盆通道螺釘內固定術。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
納入標準:① 年齡≥18歲;② 術前經影像學檢查診斷為骨盆和/或髖臼骨折;③ 使用骨科機器人遠程導航輔助植入經皮骨盆通道螺釘的外院患者;④ 患者臨床資料完整。
本組男8例,女7例;年齡20~98歲,平均52.1歲。致傷原因:交通事故傷6例,高處墜落傷6例,摔傷2例,重物砸傷1例。受傷至手術時間3~32 d,平均10.9 d。術前攝骨盆正位、入口位、出口位X線片以及CT掃描+三維重建,明確為骨盆和/或髖臼骨折。其中,單純骨盆骨折8例,單純髖臼骨折2例,骨盆及髖臼均骨折5例。骨折分型:骨盆骨折Tile B2型7例,B3型2例,C1型1例,C2型3例;髖臼單側前柱骨折4例,雙側前柱骨折2例,前壁骨折1例。
1.2 5G遠程手術設備及人員安排
① 電信網絡和設備:由中國電信(北京)、華為技術有限公司和北京天智航醫療科技股份有限公司提供和建設。
② 手術醫院設備和人員安排(遠程手術室):高清遠程手術終端套裝 [包括硬件終端、高清大屏幕顯示器、高清攝像機×2、無線耳麥、USB網卡、5G 客戶前置設備(customer premise equipment,CPE )等]、天璣骨科機器人系統、C臂X線機、手術臺、外科醫生、機器人工程師等。遠程手術室的醫生負責切開和縫合以及放置導絲和螺釘,并監督機器人運動等。機器人工程師負責設置導航,并拍攝三維圖像進行注冊或驗證等。見圖1。

③ 北京積水潭醫院遠程手術中心主控制室設備和人員安排(遠程專家中心):高清遠程專家終端套裝(包括硬件終端、高清大屏幕顯示器×2、USB無線全向麥、5G CPE等設備)、機器人遙控規劃計算機、外科醫生、網絡工程師等。遠程專家中心的醫生負責螺釘規劃、機器人操作和術后圖像驗證。見圖2。

1.3 手術方法
全身麻醉后,患者仰臥于手術臺上,消毒、鋪巾。本組1例骨盆及髖臼均骨折移位患者于術前行脛骨結節牽引復位,糾正部分移位情況,術中再于麻醉下行徒手閉合復位;其余患者均在術中麻醉后行徒手閉合復位。C臂X線機透視下檢查骨折復位情況。
然后,將患者示蹤器固定于患側或對側髂前上棘;將機器人示蹤器裝配在機器人機械臂上,并用無菌保護套為機械臂建立無菌工作環境后,將機械臂放至手術區域適當位置。使用C臂X線機采集三維圖像,圖像通過5G網絡系統傳輸到北京積水潭醫院遠程專家中心,醫生在機器人工作站使用專用軟件完成骨盆通道螺釘放置規劃,選擇螺釘入點、止點,并在遙控導航下,將機械臂沿著規劃路徑移動到目標位置。遠程手術室中的醫生在入口處作一長2 cm的切口,鈍性分離組織后,將套筒接觸到骨皮質,沿套筒方向在透視下置入導針及螺釘。采集螺釘植入后圖像,將圖像傳輸至北京積水潭醫院遠程專家中心,醫生評估螺釘位置、長度等。最后,由遠程手術室中醫生完成切口關閉等其余步驟。
1.4 療效評價指標
① 采集術后5 d內CT圖像,由3名未參與手術的專家對螺釘位置準確性進行評價,具體評價標準[14]:優,安全放置,螺釘完全位于松質骨中;良:安全放置,螺釘部分接觸皮質骨但未穿出;差:錯位,穿透皮質骨或進入關節內。
② 記錄螺釘規劃時間和導針置入時間。由遠程手術室中的機器人工程師記錄時間。螺釘規劃時間:由遠程專家中心接收到術中采集圖像開始,至遠程手術專家操控機器人機械臂運動至規劃路徑結束。導針置入時間:由切開皮膚開始至圖像驗證導針置入規劃通道滿意位置結束。如置入導針或螺釘超過1枚時,取均值。
③ 記錄術中不良事件及術后5 d內并發癥發生情況。術中不良事件包括但不限于通信失敗、機器人系統錯誤、神經血管損傷等。術后5 d內并發癥包括但不限于遲發性血管損傷、神經根損傷、感染等。
2 結果
本組15例患者均順利完成手術;共植入經皮骨盆通道螺釘36枚,其中骶髂螺釘20枚、LCⅡ螺釘6枚、前柱螺釘9枚(逆行6枚、順行3枚)、髖臼頂螺釘1枚;螺釘位置準確性評價獲優32枚(88.89%)、良4枚(11.11%),無螺釘穿透皮質骨。螺釘規劃時間4~15 min,平均8.7 min;導針置入時間3~10 min,平均6.8 min。根據中國電信報告,平均網絡延遲低于40 ms,其中2例存在術中網絡波動、通信延遲問題,但未出現網絡中斷、通信失敗等問題,未影響手術進程,未出現嚴重術中不良事件。所有患者術后5 d內未發現遲發性血管和神經根損傷、感染等并發癥,無需二次手術翻修,均取得滿意手術效果。
3 典型病例
患者 女,48歲。因“高處墜落傷致全身多處疼痛、出血6 h”于2021年8月收入貴州省人民醫院。診斷:開放性骨盆骨折(Tile C2型)伴雙側骶髂關節脫位,左側髖臼前柱骨折。傷后10 d,行骨盆骨折閉合復位以及基于5G技術的骨科機器人遠程輔助經皮骨盆通道螺釘植入內固定術。術中植入6枚經皮骨盆通道螺釘,其中骶髂螺釘3枚、LC Ⅱ螺釘2枚、逆行前柱螺釘1枚;螺釘位置準確性評價:1枚S2骶髂螺釘為良,其余5枚為優。術中存在網絡通信延遲問題,但未造成術中不良事件。術后5 d內未發現神經血管損傷及感染等并發癥。于2021年9月順利出院。見圖3。

a. 術前入口位、出口位和前后位X線片;b. 術前入口位、出口位和髂骨斜位CT三維重建;c. 術后1 d入口位、出口位和前后位X線片;d、e. 術后1 d橫斷位及冠狀位CT示骶髂螺釘位置; f. 術后1 d橫斷位CT示LC Ⅱ螺釘位置;g. 術后1 d冠狀位CT示前柱螺釘位置
Figure3. A typical casea. Preoperative inlet, outlet, and anteroposterior X-ray films; b. Preoperative inlet, outlet, and iliac oblique CT three-dimensional reconstructions; c. Inlet, outlet, and anteroposterior X-ray films at 1 day after operation; d, e. Axial and coronal CT at 1 day after operation showed position of sacroiliac screws; f. Axial CT at 1 day after operation showed position of LCⅡscrews; g. Coronal CT at 1 day after operation showed position of anterior column screw
4 討論
自2001年首次開始遠程手術以來[5],遠程手術發展一直緩慢且困難重重,網絡系統的限制是主要障礙之一。研究表明在進行復雜且具有挑戰性的遠程手術時,200 ms的系統延遲就可能導致致命后果[15]。影響遠程手術的關鍵因素是通信網絡速度,5G網絡多載波技術能夠提高數據信息傳輸速率,克服傳輸延遲和不穩定的障礙[16]。為保證良好的數據傳輸速度,帶寬頻率資源應維持在1 GHz[16]。另外,既往研究表明機器人系統故障和登記失敗率為1%,而與醫生操作失誤相關的不良事件達85.7%[17-18]。本研究遠程手術案例中,骨科機器人均未出現故障和登記失敗等問題。因此,除了骨科機器人不斷推廣外,術者具備熟練的機器人系統操作技能也是手術成功的關鍵。
遠程內窺鏡外科手術必須是實時、不間斷手術視頻傳輸,因此對通訊技術和術者機器人操作技術提出了非常高的要求[19]。而骨科機器人遠程手術是將術中圖像從遠程手術室傳輸至遠程手術中心,由遠程專家進行規劃和定位,并不要求手術現場不間斷視頻傳輸。因此,即使存在術中網絡中斷等問題,也很少出現嚴重醫療事故[20]。本研究2例患者術中存在網絡波動、通信延遲問題,但未影響手術進程,未造成術中不良事件。
術中過度牽拉導致手術部位空間位置變化、患者示蹤器與手術部位發生相對位移,以及示蹤器與紅外線光學跟蹤器之間傳輸路徑被干擾等因素,均可造成圖像與手術部位不符,這種情況稱為“圖像漂移”[21]。這是骨科機器人手術面臨的一個問題,可能造成機械臂偏離手術部位。為避免這種現象,我們認為遠程骨科機器人手術有以下幾點需要注意:① 遠程手術室醫生注意將人體示蹤器牢固固定于手術部位骨性標志,只要不發生相對于該骨性標志的位置變化,人體位置的輕微變化不會影響機械臂和人體示蹤器之間的相對位置關系;② 術中盡量避免器械或其他操作觸碰示蹤器;③ 使用三維透視圖像+骨科機器人可以獲取更高質量的圖像;④ 術中應避免遮擋骨科機器人的光學跟蹤系統,因其可同時識別并捕捉患者示蹤器及機器人示蹤器的空間位置信息,通過實時光學跟蹤指導機器人運動,實現精度補償,減小定位誤差。
骨盆和髖臼骨折行閉合復位經皮骨盆通道螺釘內固定術時,除了植入的內固定物容易錯位以外,骨折閉合復位以及復位后的維持也是一大難點。如骨折復位不當以及發生旋轉不良等,通常會導致骨折畸形愈合或不愈合。術中醫生需要在透視連續監測下手動復位骨折部位,因此復位結果主要取決于醫生技術和臨床經驗,也受到透視方向、輻射劑量及術者對圖像理解的影響。本組選取的遠程手術患者絕大多數骨折移位較小,在一定程度上避免了遠程手術室醫生因復位經驗不足導致手術失敗的問題。骨盆復位架可以克服骨盆閉合復位的困難,但由于體積較大,占據了骨科機器人機械臂操作空間,很難與導航機器人協同應用[22-24]。近年來,骨折復位機器人因具有精度高、輻射低、扭矩大以及時間短等優點,成為創傷骨科研究熱點[25-27]。尤其在骨盆和下肢骨折中,機器人強大的輸出力在復位和維持復位位置方面具有獨特優勢,且復位機器人機械臂不會影響導航機器人機械臂的操作空間。隨著5G技術的到來,骨折復位機器人結合人工智能在遠程手術領域亦有相當大的發展空間。
基于5G技術的遠程骨科機器人手術雖然已有報道[12-13],但優化和推廣無線遠程骨科手術還需要克服幾個挑戰:① 成本過高。骨科機器人本身價格昂貴,還需要后期維護,難以在醫院普及。而且機器人輔助導航系統也增加了手術費用,成本明顯高于傳統手術技術,加重了患者經濟負擔。② 責任劃分。遠程外科手術尚存在法律方面的問題,如果出現醫療事故,誰是責任承擔者?遠程手術人員是由遠程外科醫生、患者側外科醫生、手術機器人公司人員以及通信網絡公司人員組成,因此需要制定相關法律,明確遠程手術醫療事故的責任劃分問題。③ 網絡安全。進入5G網絡時代,終端數量將變為萬億級,海量的物聯網設備暴露在外,易受黑客攻擊,網絡安全面臨更嚴峻挑戰。另外,隨著5G網絡的普及和用戶數量的增加,可能還會出現網絡擁堵的情況。除了上述幾個主要問題以外,遠程機器人手術還存在適應證選擇、臨床操作規范以及手術療效評估標準不完善等問題。這些都是未來臨床醫生以及機器人研究人員需解決的問題。
綜上述,基于5G技術的遠程骨科機器人導航輔助植入骨盆通道螺釘治療骨盆和髖臼骨折準確、安全。但本研究尚存在一些不足:第一,本組均是我們采用5G技術和骨科機器人系統治療的早期患者,而且骨盆和髖臼骨折發病率相對較低,因此病例相對較少且未設置對照研究。第二,缺乏長期隨訪結果,對于患者后期功能恢復、骨折愈合情況以及是否出現內固定物松動、失效等,均需進一步隨訪觀察。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的分析及其報道
倫理聲明 研究方案經北京積水潭醫院倫理委員會批準(積倫科審字第202005-08號)
作者貢獻聲明 趙斌:撰寫文章、研究設計和實施、數據收集和整理;李金奇:數據收集和整理;王軍強、趙春鵬、蘇永剛:遠程手術專家;韓巍、吳新寶、蔣協遠:數據分析;王軍強:論文修改以及對文章的知識性內容作批評性審閱
經皮骨盆通道螺釘具有創傷小、出血少以及感染率低等優點,是治療骨盆及髖臼骨折的一種有效、可靠內固定方式[1-2]。但由于骨盆形態、骨折類型及其周圍解剖結構復雜,傳統徒手植釘往往面臨骨折暴露和復位困難、植入物易損傷周圍組織結構等問題,手術難度和風險均較高[3-4]。我國目前醫療資源分布不均、醫生手術技術存在一定差異,大多數基層醫院醫生在骨盆及髖臼骨折手術技術方面極其薄弱,限制了我國整體醫療水平的提高。
2001年,Marescaux等[5]開創了遠程手術先河,但通訊延遲這一問題導致遠程手術發展一直停滯不前。2020年3月,國家工業和信息化部印發了《關于推動5G加快發展的通知》[6],提出開展5G智慧醫療建設,加快5G技術在醫療領域的應用推廣。研究表明,天璣骨科機器人輔助植入經皮骨盆通道螺釘的準確性和安全性明顯優于傳統徒手植釘[7-11]。目前,已有基于5G技術的骨科機器人遠程手術報道[12-13],但是缺少骨科機器人遠程導航輔助植入經皮骨盆通道螺釘方面的研究。2021年1月—12月,北京積水潭醫院創傷骨科對外院15例骨盆和/或髖臼骨折患者,實施基于5G技術的骨科機器人遠程導航輔助植入經皮骨盆通道螺釘內固定術。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
納入標準:① 年齡≥18歲;② 術前經影像學檢查診斷為骨盆和/或髖臼骨折;③ 使用骨科機器人遠程導航輔助植入經皮骨盆通道螺釘的外院患者;④ 患者臨床資料完整。
本組男8例,女7例;年齡20~98歲,平均52.1歲。致傷原因:交通事故傷6例,高處墜落傷6例,摔傷2例,重物砸傷1例。受傷至手術時間3~32 d,平均10.9 d。術前攝骨盆正位、入口位、出口位X線片以及CT掃描+三維重建,明確為骨盆和/或髖臼骨折。其中,單純骨盆骨折8例,單純髖臼骨折2例,骨盆及髖臼均骨折5例。骨折分型:骨盆骨折Tile B2型7例,B3型2例,C1型1例,C2型3例;髖臼單側前柱骨折4例,雙側前柱骨折2例,前壁骨折1例。
1.2 5G遠程手術設備及人員安排
① 電信網絡和設備:由中國電信(北京)、華為技術有限公司和北京天智航醫療科技股份有限公司提供和建設。
② 手術醫院設備和人員安排(遠程手術室):高清遠程手術終端套裝 [包括硬件終端、高清大屏幕顯示器、高清攝像機×2、無線耳麥、USB網卡、5G 客戶前置設備(customer premise equipment,CPE )等]、天璣骨科機器人系統、C臂X線機、手術臺、外科醫生、機器人工程師等。遠程手術室的醫生負責切開和縫合以及放置導絲和螺釘,并監督機器人運動等。機器人工程師負責設置導航,并拍攝三維圖像進行注冊或驗證等。見圖1。

③ 北京積水潭醫院遠程手術中心主控制室設備和人員安排(遠程專家中心):高清遠程專家終端套裝(包括硬件終端、高清大屏幕顯示器×2、USB無線全向麥、5G CPE等設備)、機器人遙控規劃計算機、外科醫生、網絡工程師等。遠程專家中心的醫生負責螺釘規劃、機器人操作和術后圖像驗證。見圖2。

1.3 手術方法
全身麻醉后,患者仰臥于手術臺上,消毒、鋪巾。本組1例骨盆及髖臼均骨折移位患者于術前行脛骨結節牽引復位,糾正部分移位情況,術中再于麻醉下行徒手閉合復位;其余患者均在術中麻醉后行徒手閉合復位。C臂X線機透視下檢查骨折復位情況。
然后,將患者示蹤器固定于患側或對側髂前上棘;將機器人示蹤器裝配在機器人機械臂上,并用無菌保護套為機械臂建立無菌工作環境后,將機械臂放至手術區域適當位置。使用C臂X線機采集三維圖像,圖像通過5G網絡系統傳輸到北京積水潭醫院遠程專家中心,醫生在機器人工作站使用專用軟件完成骨盆通道螺釘放置規劃,選擇螺釘入點、止點,并在遙控導航下,將機械臂沿著規劃路徑移動到目標位置。遠程手術室中的醫生在入口處作一長2 cm的切口,鈍性分離組織后,將套筒接觸到骨皮質,沿套筒方向在透視下置入導針及螺釘。采集螺釘植入后圖像,將圖像傳輸至北京積水潭醫院遠程專家中心,醫生評估螺釘位置、長度等。最后,由遠程手術室中醫生完成切口關閉等其余步驟。
1.4 療效評價指標
① 采集術后5 d內CT圖像,由3名未參與手術的專家對螺釘位置準確性進行評價,具體評價標準[14]:優,安全放置,螺釘完全位于松質骨中;良:安全放置,螺釘部分接觸皮質骨但未穿出;差:錯位,穿透皮質骨或進入關節內。
② 記錄螺釘規劃時間和導針置入時間。由遠程手術室中的機器人工程師記錄時間。螺釘規劃時間:由遠程專家中心接收到術中采集圖像開始,至遠程手術專家操控機器人機械臂運動至規劃路徑結束。導針置入時間:由切開皮膚開始至圖像驗證導針置入規劃通道滿意位置結束。如置入導針或螺釘超過1枚時,取均值。
③ 記錄術中不良事件及術后5 d內并發癥發生情況。術中不良事件包括但不限于通信失敗、機器人系統錯誤、神經血管損傷等。術后5 d內并發癥包括但不限于遲發性血管損傷、神經根損傷、感染等。
2 結果
本組15例患者均順利完成手術;共植入經皮骨盆通道螺釘36枚,其中骶髂螺釘20枚、LCⅡ螺釘6枚、前柱螺釘9枚(逆行6枚、順行3枚)、髖臼頂螺釘1枚;螺釘位置準確性評價獲優32枚(88.89%)、良4枚(11.11%),無螺釘穿透皮質骨。螺釘規劃時間4~15 min,平均8.7 min;導針置入時間3~10 min,平均6.8 min。根據中國電信報告,平均網絡延遲低于40 ms,其中2例存在術中網絡波動、通信延遲問題,但未出現網絡中斷、通信失敗等問題,未影響手術進程,未出現嚴重術中不良事件。所有患者術后5 d內未發現遲發性血管和神經根損傷、感染等并發癥,無需二次手術翻修,均取得滿意手術效果。
3 典型病例
患者 女,48歲。因“高處墜落傷致全身多處疼痛、出血6 h”于2021年8月收入貴州省人民醫院。診斷:開放性骨盆骨折(Tile C2型)伴雙側骶髂關節脫位,左側髖臼前柱骨折。傷后10 d,行骨盆骨折閉合復位以及基于5G技術的骨科機器人遠程輔助經皮骨盆通道螺釘植入內固定術。術中植入6枚經皮骨盆通道螺釘,其中骶髂螺釘3枚、LC Ⅱ螺釘2枚、逆行前柱螺釘1枚;螺釘位置準確性評價:1枚S2骶髂螺釘為良,其余5枚為優。術中存在網絡通信延遲問題,但未造成術中不良事件。術后5 d內未發現神經血管損傷及感染等并發癥。于2021年9月順利出院。見圖3。

a. 術前入口位、出口位和前后位X線片;b. 術前入口位、出口位和髂骨斜位CT三維重建;c. 術后1 d入口位、出口位和前后位X線片;d、e. 術后1 d橫斷位及冠狀位CT示骶髂螺釘位置; f. 術后1 d橫斷位CT示LC Ⅱ螺釘位置;g. 術后1 d冠狀位CT示前柱螺釘位置
Figure3. A typical casea. Preoperative inlet, outlet, and anteroposterior X-ray films; b. Preoperative inlet, outlet, and iliac oblique CT three-dimensional reconstructions; c. Inlet, outlet, and anteroposterior X-ray films at 1 day after operation; d, e. Axial and coronal CT at 1 day after operation showed position of sacroiliac screws; f. Axial CT at 1 day after operation showed position of LCⅡscrews; g. Coronal CT at 1 day after operation showed position of anterior column screw
4 討論
自2001年首次開始遠程手術以來[5],遠程手術發展一直緩慢且困難重重,網絡系統的限制是主要障礙之一。研究表明在進行復雜且具有挑戰性的遠程手術時,200 ms的系統延遲就可能導致致命后果[15]。影響遠程手術的關鍵因素是通信網絡速度,5G網絡多載波技術能夠提高數據信息傳輸速率,克服傳輸延遲和不穩定的障礙[16]。為保證良好的數據傳輸速度,帶寬頻率資源應維持在1 GHz[16]。另外,既往研究表明機器人系統故障和登記失敗率為1%,而與醫生操作失誤相關的不良事件達85.7%[17-18]。本研究遠程手術案例中,骨科機器人均未出現故障和登記失敗等問題。因此,除了骨科機器人不斷推廣外,術者具備熟練的機器人系統操作技能也是手術成功的關鍵。
遠程內窺鏡外科手術必須是實時、不間斷手術視頻傳輸,因此對通訊技術和術者機器人操作技術提出了非常高的要求[19]。而骨科機器人遠程手術是將術中圖像從遠程手術室傳輸至遠程手術中心,由遠程專家進行規劃和定位,并不要求手術現場不間斷視頻傳輸。因此,即使存在術中網絡中斷等問題,也很少出現嚴重醫療事故[20]。本研究2例患者術中存在網絡波動、通信延遲問題,但未影響手術進程,未造成術中不良事件。
術中過度牽拉導致手術部位空間位置變化、患者示蹤器與手術部位發生相對位移,以及示蹤器與紅外線光學跟蹤器之間傳輸路徑被干擾等因素,均可造成圖像與手術部位不符,這種情況稱為“圖像漂移”[21]。這是骨科機器人手術面臨的一個問題,可能造成機械臂偏離手術部位。為避免這種現象,我們認為遠程骨科機器人手術有以下幾點需要注意:① 遠程手術室醫生注意將人體示蹤器牢固固定于手術部位骨性標志,只要不發生相對于該骨性標志的位置變化,人體位置的輕微變化不會影響機械臂和人體示蹤器之間的相對位置關系;② 術中盡量避免器械或其他操作觸碰示蹤器;③ 使用三維透視圖像+骨科機器人可以獲取更高質量的圖像;④ 術中應避免遮擋骨科機器人的光學跟蹤系統,因其可同時識別并捕捉患者示蹤器及機器人示蹤器的空間位置信息,通過實時光學跟蹤指導機器人運動,實現精度補償,減小定位誤差。
骨盆和髖臼骨折行閉合復位經皮骨盆通道螺釘內固定術時,除了植入的內固定物容易錯位以外,骨折閉合復位以及復位后的維持也是一大難點。如骨折復位不當以及發生旋轉不良等,通常會導致骨折畸形愈合或不愈合。術中醫生需要在透視連續監測下手動復位骨折部位,因此復位結果主要取決于醫生技術和臨床經驗,也受到透視方向、輻射劑量及術者對圖像理解的影響。本組選取的遠程手術患者絕大多數骨折移位較小,在一定程度上避免了遠程手術室醫生因復位經驗不足導致手術失敗的問題。骨盆復位架可以克服骨盆閉合復位的困難,但由于體積較大,占據了骨科機器人機械臂操作空間,很難與導航機器人協同應用[22-24]。近年來,骨折復位機器人因具有精度高、輻射低、扭矩大以及時間短等優點,成為創傷骨科研究熱點[25-27]。尤其在骨盆和下肢骨折中,機器人強大的輸出力在復位和維持復位位置方面具有獨特優勢,且復位機器人機械臂不會影響導航機器人機械臂的操作空間。隨著5G技術的到來,骨折復位機器人結合人工智能在遠程手術領域亦有相當大的發展空間。
基于5G技術的遠程骨科機器人手術雖然已有報道[12-13],但優化和推廣無線遠程骨科手術還需要克服幾個挑戰:① 成本過高。骨科機器人本身價格昂貴,還需要后期維護,難以在醫院普及。而且機器人輔助導航系統也增加了手術費用,成本明顯高于傳統手術技術,加重了患者經濟負擔。② 責任劃分。遠程外科手術尚存在法律方面的問題,如果出現醫療事故,誰是責任承擔者?遠程手術人員是由遠程外科醫生、患者側外科醫生、手術機器人公司人員以及通信網絡公司人員組成,因此需要制定相關法律,明確遠程手術醫療事故的責任劃分問題。③ 網絡安全。進入5G網絡時代,終端數量將變為萬億級,海量的物聯網設備暴露在外,易受黑客攻擊,網絡安全面臨更嚴峻挑戰。另外,隨著5G網絡的普及和用戶數量的增加,可能還會出現網絡擁堵的情況。除了上述幾個主要問題以外,遠程機器人手術還存在適應證選擇、臨床操作規范以及手術療效評估標準不完善等問題。這些都是未來臨床醫生以及機器人研究人員需解決的問題。
綜上述,基于5G技術的遠程骨科機器人導航輔助植入骨盆通道螺釘治療骨盆和髖臼骨折準確、安全。但本研究尚存在一些不足:第一,本組均是我們采用5G技術和骨科機器人系統治療的早期患者,而且骨盆和髖臼骨折發病率相對較低,因此病例相對較少且未設置對照研究。第二,缺乏長期隨訪結果,對于患者后期功能恢復、骨折愈合情況以及是否出現內固定物松動、失效等,均需進一步隨訪觀察。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的分析及其報道
倫理聲明 研究方案經北京積水潭醫院倫理委員會批準(積倫科審字第202005-08號)
作者貢獻聲明 趙斌:撰寫文章、研究設計和實施、數據收集和整理;李金奇:數據收集和整理;王軍強、趙春鵬、蘇永剛:遠程手術專家;韓巍、吳新寶、蔣協遠:數據分析;王軍強:論文修改以及對文章的知識性內容作批評性審閱